На этом графике показано, что во время солнечной вспышки X1.1, произошедшей в 02:31 по центральноевропейскому времени (01:31 по всемирному координированному времени) 23 марта 2024 года, спутник ЕКА «Влажность почвы и соленость океана» (SMOS) зафиксировал значительное увеличение солнечного потока, измеренное как радиосигнал. волны в L-диапазоне с помощью прибора «Мирас». Фото: Европейское космическое агентство.
На выходных вспыхнуло солнце, направив электромагнитное излучение на Землю, даже осветив небо захватывающим северным сиянием. Впервые дуэт космических метеорологов SMOS и Swarm ЕКА отследил сильную солнечную бурю, которая исказила магнитное поле Земли.
Космическая погода — электромагнитное излучение и частицы, испускаемые Солнцем в виде солнечных вспышек и корональных выбросов массы (КВМ), — может как ослеплять, так и разрушать. Оно может вызвать впечатляющие полярные сияния, но также может вывести из строя спутники, средства связи и даже электросети.
Рано утром в субботу, 23 марта 2024 года, на Солнце произошла сильная солнечная вспышка X1.1, самого мощного типа, из особенно активного региона, направленного прямо к Земле.
Новость о сопутствующем выбросе корональной массы (CME), направляющемся прямо на нас, привела в состояние повышенной готовности как охотников за полярными сияниями, так и ученых, занимающихся космической погодой.
Для ученых Swarm, следивших за магнитным полем Земли, это был прекрасный шанс найти хорошее применение новым данным созвездия трех спутников в режиме, близком к реальному времени.
Каждый спутник Swarm оснащен магнитометром для измерения силы магнитного поля Земли. Это магнитное поле постоянно меняется и особенно сильно реагирует на явления космической погоды.
CME прибыл намного раньше, чем ожидалось, вызвав геомагнитную бурю, достигшую серьезного уровня во второй половине дня воскресенья, 24 марта.
Поскольку данные быстро стали доступны, Swarm Alpha стал первым из низкоорбитальных спутников, измерившим изменения магнитного поля Земли, как сообщил Эелко Доорнбос из Королевского метеорологического института Нидерландов (KNMI).
Вскоре Swarm Bravo предоставил другую перспективу, показав большие изменения в магнитном поле Земли, которое во время своего пика достигло более низких широт.
Хотя шторм был относительно недолгим, возмущение магнитного поля Земли было невероятно сильным, и его последствия все еще анализируются.
По данным офиса космической погоды ЕКА, ответственная за это активная область Солнца с тех пор испускает новые вспышки класса М, но не столь сильные, и существует 40% вероятность возникновения новой вспышки класса X в ближайшие дни.
SMOS вспыхивает
Удивительно, но спутник ЕКА по изучению влажности почвы и солености океана (SMOS) был одним из первых, кто зафиксировал всплеск солнечного радиоизлучения, связанный с солнечной вспышкой.
Основным инструментом SMOS является интерферометр-радиометр, известный как «Мирас», который обычно обнаруживает радиоволны «L-диапазона», излучаемые с Земли. Это позволяет нам измерять геофизические параметры, такие как влажность почвы, соленость поверхности моря и толщина морского льда.
Однако из-за своего положения на орбите в поле зрения антенны SMOS также находится Солнце, а солнечные вспышки также испускают радиоволны.
При наблюдении Земли эти сигналы удаляются как шум. Но у ученых, занимающихся космической погодой, были другие идеи. Благодаря почти круглосуточному мониторингу Солнца в режиме, близком к реальному времени, SMOS может обнаруживать воздействие солнечных вспышек на глобальную навигационную спутниковую систему (GNSS), а также на полетный радар и связь L-диапазона.
Наличие такой информации в режиме, близком к реальному времени, очень полезно. После особенно сильной солнечной вспышки в декабре 2023 года ряд спутников потеряли связь GPS с наземными станциями в Южной Америке. SMOS смог сузить причину, связав ее с солнечным событием.
«Спустя 14 лет у SMOS все еще есть в запасе еще много хитростей», — говорит Клаус Сципал, менеджер миссии SMOS. «Его универсальность, как и у всех исследователей Земли, чрезвычайно впечатляет, а его постоянный потенциал для мониторинга космической погоды действительно очень интересен».
Рой горячий на лидеру
Когда КВМ попадает в магнитосферу Земли, мы можем наблюдать эффект в виде полярных сияний, освещающих полярное небо. Тем временем спутники Swarm регистрируют искажение магнитного поля Земли. Мы склонны видеть гораздо более сильное магнитное поле высоко над полюсами и значительное его ослабление на экваторе.
Хотя солнечная вспышка 23 марта — и связанная с ней солнечная буря 24 марта — была сильной, не всегда на Земле будет сильная геомагнитная буря.
Не каждая крупная солнечная вспышка связана со значительным КВМ, не каждый КВМ поражает Землю напрямую, и даже если это произойдет, последствия будут разными.
То, что обнаруживают спутники Swarm, зависит от многих факторов, таких как энергия, ориентация солнечного магнитного поля и количество заряженных частиц, попадающих в атмосферу Земли через полюса.
Это то, о чем нам еще предстоит многое узнать, и почему этот новый дуэт космической погоды полезен для ученых, работающих над пониманием того, что происходит между Солнцем и Землей.
«Замечательно, что теперь мы можем видеть – практически в реальном времени – объединенную информацию из SMOS и Swarm», — говорит менеджер миссии Swarm Аня Стрёмме. «Интересно, особенно во время самой активной части солнечного цикла, увидеть, что мы можем открыть благодаря этим дополнительным наблюдениям».
Исследователи Земли демонстрируют свою универсальность
Миссии SMOS и Swarm являются частью семейства Earth Explorer ЕКА. Эти спутники представляют собой летающие лаборатории, которые тестируют новые новаторские технологии наблюдения Земли.
Обе миссии продлились намного дольше, чем предполагалось изначально, и данные продолжают играть важную роль в повседневной жизни. Например, данные SMOS используются для прогнозирования ураганов, а данные Swarm помогают вашему смартфону определить север.
Это последнее достижение знаменует собой еще одно впечатляющее и своевременное пополнение портфолио обеих миссий.
Солнце, которое проходит через пики и спады активности, в настоящее время приближается к своему «солнечному максимуму» в 2025 году. Это означает, что в ближайшие месяцы мы, вероятно, увидим более сильные солнечные вспышки и более регулярные приступы космической погоды.
Благодаря тому, что SMOS напрямую обнаруживает, что происходит на Солнце, заранее предупреждая о сбоях в работе GNSS, а Swarm предоставляет дополнительные данные о том, что происходит ближе к дому, у нас есть уникальный новый взгляд на влияние космической погоды на Землю.
«Космическая погода вполне может возникнуть за пределами нашей планеты, но сбои в навигации и энергоснабжении показывают, что она может иметь потенциально опасные последствия здесь, на Земле», — говорит директор программ наблюдения Земли ЕКА Симонетта Чели.
«Поэтому интересно видеть, как две наши миссии Earth Explorer объединяются для мониторинга солнечных событий и лучшего понимания того, как они влияют на нашу планету. Это еще раз демонстрирует универсальность и превосходство европейских программ наблюдения за Землей».
24 марта 2024 года произошла сильная геомагнитная буря после извержения коронального выброса массы Солнца рано утром 23 марта 2024 года. Три спутника Swarm «чувствуют» изменение магнитного поля Земли при взаимодействии космической погоды с магнитосферой. Здесь Swarm Bravo измерил магнитное поле Земли, которое искажается под воздействием космической погоды. Это показано темно-красным цветом возле полюсов, что указывает на то, что магнитное поле сильнее базовой линии. Тем временем на экваторе более глубокие синие оттенки показывают, как магнитное поле становится слабее, что указывает на общее искажение магнитного поля, которое происходит, когда сильный корональный выброс массы достигает цели. Фото: ЕКА/Э Камили.
Сохранять бдительность
Мониторинг космической погоды является ключевым направлением деятельности Программы космической безопасности ЕКА, которая вскоре будет подкреплена миссией ЕКА Vigil.
Vigil, запуск которого запланирован на 2031 год, будет следить за стороной Солнца, обнаруживая области потенциально опасной солнечной активности, прежде чем они повернутся в поле зрения Земли.
Vigil предоставляет первые оперативные данные из дальнего космоса в режиме 24/7 от ЕКА, увеличивая заблаговременное предупреждение о ключевых последствиях космической погоды с 12–18 часов до четырех-пяти дней. Это позволит нам быть гораздо более подготовленными к опасным солнечным явлениям, включая потенциально разрушительные геомагнитные бури.
Это также даст нам гораздо больше информации о том, что нас ждет.
Возможно, нам придется подождать некоторое время, чтобы получить результаты. Поскольку Vigil занимает позицию в 150 миллионах километров от Земли, пройдет 26 месяцев после запуска, прежде чем начнут поступать какие-либо данные.
Но когда это произойдет, наряду с информацией, полученной с помощью Swarm и SMOS, мы будем лучше, чем когда-либо, подготовлены к пониманию воздействия космической погоды на систему Земли.
Информация от: Европейским космическим агентством
